中年|碟簧为何物？这所高校自主研发了“二代”，国际领先！
交汇点讯 今天 ， 在第六届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛颁奖典礼上 ， 扬州大学机械工程学院“斯博睿”团队取得了省一等奖的好成绩 。
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据了解 ， 该团队研究制备出一种内部组织独特 ， 硬度、抗拉强度以及疲劳寿命等性能在国际上遥遥领先的优质碟簧 ， 与此同时 ， 在经济与环境效益上 ， 也实现了生产过程节能环保 ， 将整体经济效益提升至少30% 。 目前 ， 该项目成果已应用于扬州核威碟形弹簧制造有限公司的实际产品生产中 。
突围技术关隘 ， 实现碟簧的高端化
据介绍 ， 碟簧是一种扁平状金属圆锥形弹簧 ， 属于需求量大的基础机械零部件 ， 几乎已被所有技术领域所采用 ， 最常用于大中型机械、汽车和军事航空装备中 。“目前我国的高端碟簧被技术关隘所限制 ， 长期依赖从日本 ， 德国等国进口 ， 不能实现自产 。 与此同时 ， 随着内燃机、核能、石油、天然气勘探以及航空航天中等复杂储能系统的快速发展 ， 对碟簧的性能要求越来越高 。 高强度、高硬度、高疲劳抗力、良好的弹性极限以及低应力松弛 ， 已经成为第二代高端碟簧的生产目标、以及世界钢铁研究的热点和难点 。 ”该团队指导老师刘澄说道 。
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为了攻克现有碟簧技术难关 ， 打破传统生产观念 。 该项目在目前世界最新钢铁研究的理论与工艺的基础上 ， 通过反复多次工艺实验验证和性能测试 ， 首次在60Si2Mn碟簧钢中采用一种稳定的新型多步控冷低温等温淬火热处理生产工艺 。 在新工艺中 ， 采用工业常用电炉而非盐浴炉进行生产 ， 实现了绿色生产和节能环保 。 除此之外 ， 该项目还创新性地提出多相微纳米结构共振强化韧化模型 ， 利用了显微组织的中各个强化相和韧化相的特性 ， 使其各司其职 ， 相互协同作用 ， 整体提高了碟簧的综合力学性能 ， 首次将碟簧的显微组织由单相微米级别优化至多相微纳米级别 ， 大幅提高使用寿命 。
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科研困难重重 ， 深耕本土化材料攻克难关
“留校100天 ， 反复整体推翻了6个方案 ， 仅仅从盐浴炉到最终选用电阻炉 ， 我们就对比试验了上千份样本数据 ， 其中的艰难与压力不言而喻 ， 而从院级到校级到省级 ， 最终夺得省一等奖 ， 这一路走来的收获 ， 又让我们明白这一路的艰辛与付出都是值得的 。 ”该项目的负责人董克文说道 。
据了解 ， 碟簧的研发面临的一大困难就是材料 ， 国外高端碟簧的生产以欧美国家为例 ， 一直以50CrV钢以及特别研发的低中碳微合金钢为生产原料 。 我国是一个富Mn少V元素的国家 ， 为了使碟簧技术的高端化目标与本土化路线相适应 ， 该团队采用本土价格低廉的60Si2Mn钢制造碟簧 ， 通过内部组织设计 ， 工艺创新 ， 达到了性能的巨大挖潜 。 与普通碟簧相比 ， 该碟簧的抗拉强度可从1600MPa提升至3000MPa ， 硬度从48HRC提升至59HRC,疲劳强度提高50% ， 使用寿命可提高50% 。 正是基于以上优异的性能 ， 这种新型碟簧的直径尺寸可减小约8% ， 碟簧行程增加40% ， 降低组装长度约20% 与此同时 ， 还可以实现系统的轻量化 ， 可降低重量30% 。 由于原材料以及加工成本低及生产过程节能环保 ， 将整体经济效益提升了至少30% 。
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目前 ， 该项目已申请和授权发明专利10项 ， 在《JMRT》等国际和国内科技期刊中发表相关论文9篇 ， 解决了淬火过程主要参数的控制 ， 通过了行业权威的国家通用零部件产品质量监督检测中心连续强压开裂和变形的检测 ， 完成了强度、硬度以及回弹平衡的微观组织设计以及与工厂适配等难题 。
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